申请日2013.11.15
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及高氨氮浓度有机废水处理组合装置，包括厌氧池、缺氧池和好氧生物滤池;废水进入厌氧池后，被一提升泵输送至好氧生物滤池，再经缺氧池排出;厌氧池和缺氧池相互连通。本发明还涉及使用高氨氮浓度有机废水处理组合装置的高氨氮浓度有机废水处理方法。本发明具有提高废水处理效果、降低运营能耗、操作管理简便的优点，属于环境工程废水处理技术领域。本发明可用作独立的污水处理设施，也可作为污水处理设施的组成部分。
权利要求书
1.高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：包括厌氧池、缺氧池和好 氧生物滤池;废水进入厌氧池后，被一提升泵输送至好氧生物滤池，再经缺氧 池排出;厌氧池和缺氧池相互连通。
2.按照权利要求1所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述厌氧池的进水口和提升泵分别设置在厌氧池的两端;提升泵将废水输送至好 氧生物滤池的上方;厌氧池内悬挂塑料纤维填料;废水在厌氧池内的水力停留 时间为6-12小时。
3.按照权利要求1所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述缺氧池内悬挂塑料纤维填料;废水在缺氧池内的水力停留时间为4-8小时;缺 氧池的进水口和缺氧池的出水口在水平面上的投影相距最远;厌氧池和缺氧池 通过连通口相接，连通口低于缺氧池的出水口，连通口靠近缺氧池的进水口。
4.按照权利要求1所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述好氧生物滤池包括从上往下依次设置的使废水均匀喷淋的布水器、收集反冲 洗水的集水管、使废水均匀向下流的缓冲层、生物滤料层、支撑填料层和承托 板;支撑填料层内设置输入氧气的布气管网;承托板的下方设置好氧生物滤池 的出水口和反冲洗水进水口;布水器与好氧生物滤池侧壁开设的好氧生物滤池 的进水口相接;收集反冲洗水的集水管与好氧生物滤池侧壁开设的反冲洗水出 水口相接;好氧生物滤池的出水口装有常开电磁阀，反冲洗水进水口装有常闭 电磁阀。
5.按照权利要求4所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述集水管包括主管和支管;支管端部开口，管壁开设多个通孔;支管和主管相 接，主管接反冲洗水出水口。
6.按照权利要求4所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述缓冲层为横向延伸且端部固定于好氧生物滤池内壁的塑料纤维填料。
7.按照权利要求4所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述生物滤料层包括混合的火山岩、沸石和砂石颗粒，颗粒粒径自上而下逐步减 小;生物滤料层的厚度为1.5-3米。
8.按照权利要求4所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置，其特征在于：所 述支撑层包括混合的碎石和鹅卵石，粒径为20-50毫米;支撑层的厚度为10-20 厘米。
9.使用权利要求1至9中任一项所述的高氨氮浓度有机废水处理组合装置的高 氨氮浓度有机废水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.废水进入厌氧池;
b.关闭好氧生物滤池的出水口，通过提升泵将废水从厌氧池抽送至好氧生物滤 池，使好氧生物滤池的生物滤料被废水淹没;
c.关闭提升泵，打开好氧生物滤池的出水口，废水进入缺氧池;
d.好氧生物滤池的废水排空后，关闭好氧生物滤池的出水口，向好氧生物滤池 通入新鲜空气;
e.废水从缺氧池排出。
10.按照权利要求9所述的高氨氮浓度有机废水处理方法，其特征在于：所述步 骤b中，提升泵向好氧生物滤池送水为间歇式。
说明书
高氨氮浓度有机废水处理组合装置及方法
技术领域
本发明属于环境工程废水处理技术领域，特别涉及一种高氨氮浓度有机废 水处理组合装置及高氨氮浓度有机废水处理方法，适用于畜禽养殖废水和橡胶 生产等工业废水的处理。本发明可用作独立的污水处理设施，也可作为污水处 理设施的组成部分。
背景技术
氨氮和COD是环保部水污染物排放总量的主要控制指标，高氨氮浓度有机 废水以氨氮和COD含量高为特征，且处理难度较大，处理费用高。其典型代表 包括畜禽养殖场废水、橡胶生产等工业废水，排放量大、面广，已经成为我国 水环境的重要污染源。
由于污染物浓度高，需氧量很大，采用生态处理技术的用地需求和投资费 用均无法接受。常用的处理方法采用常规A/O或A2/O工艺。其中，厌氧处理主 要是(1)通过产酸菌水解酸化使大分子有机物转变成容易被微生物利用的乙酸 等小分子有机物，提高其可生化性，从而提高后续好氧处理的效率，(2)通过 产甲烷菌的代谢作用形成甲烷，从而降低废水的COD和BOD。在厌氧处理过程中 氨氮的硝化反应被完全抑制，有机物分解伴随的氨化作用使氨氮浓度进一步增 加。在好氧处理阶段，分解有机物的异养菌繁殖快，而化能自养硝化菌的繁殖 相对缓慢，需要通过延时曝气提高硝化效果，这不仅会增大处理系统规模(建 设投资)和处理能耗，而且对于有机碳/氨氮比值较低的畜禽养殖废水而言，当 大约80%的氨氮被硝化后，常规好氧池的硝化反应因CO2浓度低而受抑制，反应 速率缓慢，而此时废水中的氨氮浓度一般为150-200mg/l(数倍于生活污水中的 浓度)。此外，常规A/O工艺没有反硝化功能，其出水中大量的NO3--N排放到河 湖水域，造成水体富营养化，甚至直接威胁饮用水源。A2/O工艺通过将好氧池 的部分废水回流至缺氧池进行反硝化，但也只能部分脱氮(100%回流的反消化 率小于50%)。更重要的是，常规生物处理工艺的管理维护较复杂，需要环保、 机电等多个专业的技术支持，而大部分企业(如畜禽养殖企业、小型工业企业) 缺少相关的专业技术人员。由此可见，采用常规工艺处理高氨氮浓度的技术缺 陷很明显，在我国的经济社会条件下的实施难度大。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种提高处理效 果的同时，降低投资和运行成本，并且操作维护简便的高氨氮浓度有机废水处 理组合装置及方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
高氨氮浓度有机废水处理组合装置，包括厌氧池、缺氧池和好氧生物滤池; 废水进入厌氧池后，被一提升泵输送至好氧生物滤池，再经缺氧池排出;厌氧 池和缺氧池相互连通。
述厌氧池的进水口和提升泵分别设置在厌氧池的两端;提升泵将废水输送 至好氧生物滤池的上方;厌氧池内悬挂塑料纤维填料;废水在厌氧池内的水力 停留时间为6-12小时。
缺氧池内悬挂塑料纤维填料;废水在缺氧池内的水力停留时间为4-8小时; 缺氧池的进水口和缺氧池的出水口在水平面上的投影相距最远，即位于长方形 对角线附近位置;厌氧池和缺氧池通过连通口相接，连通口低于缺氧池的出水 口，连通口靠近缺氧池的进水口。
好氧生物滤池包括从上往下依次设置的使废水均匀喷淋的布水器、收集反 冲洗水的集水管、使废水均匀向下流的缓冲层、生物滤料层、支撑填料层和承 托板;支撑填料层内设置输入氧气的布气管网;承托板的下方设置好氧生物滤 池的出水口和反冲洗水进水口;布水器与好氧生物滤池侧壁开设的好氧生物滤 池的进水口相接;收集反冲洗水的集水管与好氧生物滤池侧壁开设的反冲洗水 出水口相接;好氧生物滤池的出水口装有常开电磁阀，反冲洗水进水口装有常 闭电磁阀。
集水管包括主管和支管;支管端部开口，管壁开设多个通孔;支管和主管 相接，主管接反冲洗水出水口。
缓冲层为横向延伸且端部固定于好氧生物滤池内壁的塑料纤维填料。
生物滤料层包括混合的火山岩、沸石和砂石颗粒，颗粒粒径自上而下逐步 减小;生物滤料层的厚度为1.5-3米。
支撑层包括混合的碎石和鹅卵石，粒径为20-50毫米;支撑层的厚度为10-20 厘米。
使用高氨氮浓度有机废水处理组合装置的高氨氮浓度有机废水处理方法， 其特征在于：包括如下步骤：a.废水进入厌氧池;b.关闭好氧生物滤池的出水 口，通过提升泵将废水从厌氧池抽送至好氧生物滤池，使好氧生物滤池的滤料 被废水淹没;c.关闭提升泵，打开好氧生物滤池的出水口，废水进入缺氧池; d.好氧生物滤池的废水排空后，关闭好氧生物滤池的出水口，向好氧生物滤池 通入新鲜空气;e.废水从缺氧池排出。
步骤b中，提升泵向好氧生物滤池送水为间歇式。
本发明的工作原理简述如下：
经过格栅和初沉后的废水进入厌氧池并停留一段时间，将在填料表面快速 形成由厌氧菌和兼性细菌构成的厌氧生物膜，废水在厌氧生物膜的作用下水解 酸化，提高可生化性，并去除部分有机污染物。然后废水通过提升泵进入好氧 生物滤池，并且通过布水器均匀喷洒在生物滤料层中生物滤料的表面。废水在 好氧生物滤池中从上往下渗滤，与生物滤料表面充分接触，微生物在好氧环境 下快速繁殖，于生物滤料表面形成好氧生物膜;其中的氨氮和有机物首先被生 物滤料及生物膜吸附，氨氮在自养硝化菌的作用下转变成硝酸盐，有机物则在 好氧和兼性微生物的作用下分解成CO2和H2O;好氧生物滤池的出水进入缺氧池 并停留一段时间。尽管本发明缺氧池中没有动力供氧，但好氧生物滤池出水中 含少量溶解氧和大量硝酸盐(由前一次进水时吸附的氨氮氧化而成)，致使缺氧 池内填料表面的生物膜与厌氧池内填料表面的厌氧生物膜有较大差异，其优势 菌种为异养反硝化菌，以异养反硝化脱氮作用为主，与此同时，废水中的残留 有机物被进一步分解。由此完成高氨氮浓度有机废水的处理过程。
本发明工作时，好氧生物滤池采用湿-干交替的运行模式。提升泵将厌氧池 中的废水间歇式地提升进入好氧生物滤池，且在进水时将与好氧生物滤池底部 出水口相接的常开电磁阀关闭，即关闭好氧生物滤池的出水口，使废水积累上 升，浸泡滤料。这不仅可以增加废水在好氧生物滤池内的水力停留时间，而且 可以有效避免因局部水流短路导致生物滤料死区出现，保障废水与生物滤料充 分接触。好氧生物滤池对有机物的去除能力已经在研究和应用中得到证实;常 用滤料(如天然砂石、陶粒、沸石)及其附着生物膜的表面均带负电荷，因此 将大量吸附带正电荷的NH4+，并且得到了理论和实践验证。在好氧生物滤池进水 期间，除了生物滤料和生物膜对氨氮、有机物等的吸附作用和转化作用外，还 有废水对滤料表面NO3-的脱附作用和反硝化作用。由于废水中的溶氧含量有限 (<8mg/l)，而污染物分解转化的需氧量很大，因此好氧生物滤池中氨氮的硝化 作用和有机物的矿化主要发生在随后的滤池落干期间，且保障好氧生物滤池内 充足的氧气供给至关重要。当好氧生物滤池排空时，将在生物滤池中产生负压 而吸入空气，可为好氧生物滤池内部的硝化作用和有机物的矿化提供部分氧气。 然而，从好氧生物滤池中每排放1L水只能吸入1L空气，在25℃、1大气压下， 每升空气中的氧气含量小于300mg，而根据氨氮硝化反应的化学计量关系，每 100mg NH4+-N被氧化形成硝酸盐需要消耗286mg氧气(畜禽养殖废水中的氨氮含 量一般为800-1000mg/l)，再加上有机物氧化所需要的氧气消耗，好氧生物滤池 排空所吸入的氧气和自然通风均远远不能满足好氧生物滤池的需氧量，因此本 发明在落干期间对生物滤池进行适量微动力通风供氧，使好氧生物滤池处于好 氧环境。另一方面，由于有机物矿化产生的CO2在好氧生物滤池内的滞留时间长， 可有效避免因有机物快速分解和CO2迅速散失对硝化菌的抑制效应，有利于硝化 菌的持续生长繁殖。
当好氧生物滤池排空时，其出水携带大量硝酸盐进入缺氧池，在异养反硝 化菌的作用下，以NO3-—N作电子受体，以废水中的有机碳作电子供体，将NO3-—N 还原成N2，将有机碳氧化成CO2，在实现反硝化脱氮的同时，进一步去除废水中 的残留有机物。
正常情况下，好氧生物滤池中的死亡生物膜将被分解，但在污染物负荷较 大的情况下，好氧生物滤池的剩余污泥量将逐步累积，需要适时进行反冲洗。 反冲洗时，打开反冲洗水进水口阀门，关闭好氧生物滤池的出水口阀门，使反 冲洗水从好氧生物滤池的底部进入，使之从下往上冲洗滤料，并同时通气。大 量生物膜在反冲洗水和气流的冲刷下从生物滤料表面脱落，被反冲洗水带到好 氧生物滤池顶部，并且通过好氧生物滤池顶部的反冲洗水集水管和反冲洗水出 水口排出好氧生物滤池，使好氧生物滤池的渗透性得以恢复。
本发明通过将厌氧池与缺氧池连通起来，并将其连通口设置在低于缺氧池 的出水口的高度，既可以减小短时水力冲击对系统运行效果的影响，又可以防 止因废水进水量不足导致提升泵过热而损坏。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)通过集成创新和运行模式创新，大幅度提高了系统的硝化和反硝化脱 氮效果，降低了好氧生物滤池的有机物负荷，提高废水处理效果;
(2)本发明通过运行模式创新，避免淹水曝气，实现了对好氧生物滤池的 微动力供氧，从而大幅度降低运营能耗;
(3)本发明的机电设备少，操作管理简便，有利于推广应用和保障系统的 正常运行。